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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Crashstruktur zum Einbau in ein Fahrzeug bzw. ein Verfahren zum Ansteuern eines Fußgängerschutzsystems für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
EP 1 792 786 A2 ist eine Crashbox bekannt, die ein gehäuseartiges Deformationsprofil mit einer längsträgerseitigen Flanschplatte aufweist und als Faltkonstruktion aus Metallblech ausgebildet ist. Das Deformationsprofil besteht aus zwei Schalenbauteilen, wobei an jedem Schalenbauteil ein Flanschplattenabschnitt angeformt ist. Die Schalenbauteile werden aus Ausgangsplatinen aus Metallblech gefaltet, anschließend zusammengesetzt und mittels Widerstandsschweißpunkten aneinander gefügt. Dies stellt eine herkömmliche Crashbox dar ohne jede Adaption auf einen Crashvorgang. Eine solche Adaption ist jedoch beispielsweise aus
DE 197 45 656 A1 bekannt. Dabei wird ein Pralldämpfer für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei in Abhängigkeit von einem Precrash-Signal, das ist ein Signal einer Rundumsichtsensorik wie an einer Radarsensorik oder einem Aufprallsignal eine Deformation gesteuert werden kann. Vorgeschlagen wird, dass an einem Deformationselement Schieber sich senkrecht zur Kraftrichtung bewegen und Deformationselemente dadurch sperren, so dass durch die Kraftwirkung diese Deformationselemente durch plastische Verformung aufgrund der Sperrung Crashenergie abbauen. Durch eine parallele Anordnung oder durch einen Ineinanderbau von solchen Deformationselementen ist eine Adaption auf den Crashvorgang möglich. Als weiteres Beispiel wird vorgeschlagen, ein Deformationselement durch eine Verjüngung zum Abbau von Crashenergie zu benutzen. Dabei ist ein Element zur Verjüngung fixiert und ein weiteres kann durch einen Schieber frei gegeben werden, um die Verjüngung zu reduzieren. Die Bewegung des Schiebers erfolgt dabei radial, d. h. senkrecht zur Kraftrichtung und damit zur Längsachse des Deformationselements, üblicherweise ein Zylinder mit einer vorgegebenen Wanddicke.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Crashstruktur zum Einbau in ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr die Crashstruktur auch eine Fußgängeraufprallsensorik aufweist und damit die Gegebenheiten der Crashstruktur für eine bessere Fußgängeraufprallsensierung nutzt. Damit kann eine empfindlichere Fußgängeraufprallsensorik realisiert werden. Insbesondere ist es nur notwendig, eine Fußgängeraufprallsensorik pro Crashstruktur zu verwenden. Wenn die Crashstruktur sowieso verwendet wird, sind zusätzliche Kosten für eine Fußgängeraufprallsensorik minimal.
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Auch das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern eines Fußgängerschutzsystems für ein Fahrzeug macht sich diesen Gedanken der Erfindung zunutze, nämlich die Fußgängeraufprallsensorik in der Crashstruktur zu verwenden. Damit ist insgesamt eine bessere Ansteuerung des Fußgängerschutzsystems, beispielsweise Außenairbags oder eine abstellbare Fronthaube möglich. Damit hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, ein besseres aussagekräftigeres Signal und einen einfacheren Einbau zu ermöglichen.
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Die erfindungsgemäße Crashstruktur zum Einbau in ein Fahrzeug wird beispielsweise zwischen einem Querträger an der Fahrzeugfront und den jeweiligen Längsträgern des Fahrzeugs eingebaut. Diese Crashstruktur hat die Eigenschaft, dass sie mit Mitteln zur crashadaptiven Einstellung einer Steifigkeit dieser Crashstruktur in Abhängigkeit von einem Signal einer Sensorik versehen ist, um so die Steifigkeit auf einen jeweiligen Crash einzustellen. Üblicherweise ist diese Steifigkeit maximal eingestellt und wird in Abhängigkeit von dem Signal der Sensorik weicher eingestellt, sofern der erkannte Crash dies anzeigt. Die Mittel zur crashaktiven Einstellung der Steifigkeit sind beispielsweise derart ausgeführt, dass ein Rohr verjüngt wird und der Grad der Verjüngung in Abhängigkeit von dem Sensorsignal eingestellt wird. Dadurch kann die Steifigkeit verändert werden. Aber auch jede andere Möglichkeit der Steifigkeitsveränderung wird vorliegend als anwendbar angesehen. Dazu gehören eine Schneidearbeit, eine Aufweitung, ein Zusammenpressen eines Rohres und alle anderen denkbaren Möglichkeiten, um die kinetische Energie in Deformationsenergie umzuwandeln. Solch eine Crashstruktur wird demnach einen Längsträger vor einer Deformation schützen bis zu einer gewissen Crashschwere. Dies verringert die Reparaturkosten für das Fahrzeug.
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Die Sensorik ist üblicherweise eine Aufprallsensorik, wie eine Beschleunigungssensorik oder eine Luftdrucksensorik, aber auch eine Umfeldsensorik wie eine Radarsensorik, eine kapazitive Sensorik, eine optische Sensorik usw. können vorliegend verwendet werden. Die Auswertung des Sensorsignals der Sensorik erfolgt beispielsweise durch die Sensorik selbst, sofern sie die notwendige Intelligenz aufweist oder aber durch ein externes Steuergerät, beispielsweise das Airbag-Steuergerät. Weitere Möglichkeiten sind vorliegend denkbar.
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Auch die Fußgängeraufprallsensorik kann alle Formen der oben genannten Sensorik annehmen. Und wie gesagt, es gehören auch Umfeldsensoren hierzu.
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Das Fußgängerschutzsystem ist, wie oben dargestellt, beispielsweise ein Außenairbag und/oder eine anstellbare Fronthaube.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Crashstruktur bzw. des in dem unabhängigen angegebenen Verfahrens zum Ansteuern eines Fußgängerschutzsystems für ein Fahrzeug angegeben.
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Vorteilhafter Weise ist die Fußgängeraufprallsensorik an oder in einem elastischen Element der Crashstruktur angeordnet, wobei das elastische Element zumindest teilweise kompressibel ist. Damit wird sich dieses elastische Element in Folge eines Crashes komprimieren und dieses Komprimieren führt zu einem Signal der Fußgängeraufprallsensorik. Damit ist die Fußgängeraufprallsensorik vorzugsweise zur Erfassung einer Wegänderung konfiguriert. Dies kann unmittelbar geschehen oder auch indirekt, beispielsweise über eine Luftdruckänderung im Volumen der Crashstruktur. Aber auch über eine Beschleunigungssensorik lässt sich indirekt diese Wegänderung messen. Insbesondere bietet es sich daher an, eine einzige Sensorik für die Aufgaben der oben genannten Sensorik und der Fußgängeraufprallsensorik zu verwenden, da beide die gleichen Messprinzipien anwenden. Damit kann ein Signal für verschiedene Zwecke verwendet werden, nämlich für die Steifigkeitseinstellung und die Ansteuerung der Fußgängerschutzmittel. Darüber hinaus ist es natürlich möglich, auch dies für die Insassenrückhaltemittel zu verwenden.
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Das elastische Element besteht vorzugsweise aus einem kompressiblen Teil und einem steifen Teil. Das steife Teil wirkt beispielsweise als Träger für die Sensorik. Der kompressible Teil komprimiert sich unter der Einwirkung des Crashes und erzeugt so die Wegänderung. Der kompressible Teil kann dabei vorzugsweise als Elastomer oder als eine Feder ausgeführt sein. Für die Feder bieten sich verschiedene Ausführungen von Metallfedern wie Tellerfedern oder Spiralfedern an, aber auch ein Metallfaltenball kann unter diesem Begriff subsumiert werden. Der steife Teil ist insbesondere aus einem Kunststoff gefertigt, um eine Gewichtsersparnis gegenüber einer Metallausführung zu erzielen.
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Vorzugsweise ist ein System aus dieser Crashstruktur und einem Fußgängerschutzsystem mit einem Steuergerät zur Auswertung eines Fußgängeraufprallsignals der Fußgängeraufprallsensorik und zur Ausgabe eines Steuersignals für eine Aktuatorik für den Fußgängerschutz vorgesehen. Die Begriffe wurden bereits oben erläutert. Das Sensorsignal bzw. das Fußgängeraufprallsignal kann alle möglichen Formen eines Signals annehmen, insbesondere ist eine drahtlose oder drahtgebundene Übertragung, eine analoge oder digitale Übertragung jeweils möglich.
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Die Aktuatorik ist, wie oben dargestellt, beispielsweise eine pyrotechnische für einen Fußgängerschutz oder auch eine mechanische, beispielsweise für die anstellbare Fronthaube, also elektromotorisch, aber auch pyrotechnisch, hydraulisch oder pleumatisch.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein Blockschaltbild mit der erfindungsgemäßen Crashstruktur,
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2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Crashstruktur vor und nach dem Komprimieren,
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3 ein erstes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen. Verfahrens und
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4 ein zweites Flussdiagramm eines Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in einem Blockschaltbild Teile der Erfindung in der Fahrzeugfront des Fahrzeugs FZ. Ein Querträger QT ist mit der erfindungsgemäßen Crashstruktur CS jeweils verbunden. Diese Crashstruktur CS ist weiterhin jeweils mit einem Längsträger LT verbunden. Die Crashstruktur CS hat die oben beschriebene Aufgabe, ihre Steifigkeit auf den Aufprall anzupassen und damit den Längsträger vor möglichst vielen Crashes zu schützen, so dass sich dieser Längsträger LT nicht verformt. Dies führt zu güntigeren Reparaturkosten. Falls es um einen Crash mit hoher Geschwindigkeit geht, trägt die adaptive Crashbox dazu bei, den Crashpuls für die Insasse harmonischer und gleichmäßiger zugestalten, was zu einer geringeren Verletzungsgefahr für diese Insassen führt. Aus der Crashstruktur werden in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung Sensorsignale, nämlich das Fußgängeraufprallsignal und das Signal für die Steifigkeitseinstellung, die identisch sind, an ein Steuergerät SG, beispielsweise ein Airbag-Steuergerät übertragen. Der Algorithmus im Steuergerät klassifiziert den Crash, d. h. es wird unterschieden, ob es sich um einen Fußgängerauprall, einen Pfahlaufprall, ein Aufprall mit einem anderen Fzg, oder andere Kollisionsarten handelt. Je nach Kollisionsart werden unterschiedliche Rückhaltemittel ausgelöst. Für Misuse-Fälle (z. B. Hammerschläge, Bordsteinüberfahrten usw.) sollten keine Rückhaltemittel ausgelöst werden. Für schwere Unfälle sollten z. B. Airbags ausgelöst werden. Für Fußgängeraufprälle könnten z. B. eine Motorhaubenaufstellung oder eine Auslösung von Außenairbags erfolgen. Dazu verwendet das Steuergerät SG, das beispielsweise ein Mikrocontroller und andere Elemente hierfür aufweist, auch Signale von weiteren Sensoren, beispielsweise von Umfeldsensoren US. Mit diesen weiteren Sensorsignalen kann die Auswertung des Fußgängeraufprallsignals der Fußgängeraufprallsensorik in den Crashstrukturen CS plausibilisiert werden. Aber auch anders herum ist es möglich, dass die Signale der Fußgängeraufprallsensorik in den Crashstrukturen CS zur Plausibilisierung einer Auswertung der Umfeldsignale der Sensorik US verwendet werden können. Gelangt das Steuergerät SG zur Ansicht, dass die Ansteuerung der Fußgängerschutzmittel notwendig ist, dann werden die Aktuatoren AKT entsprechend angesteuert. Dies kann beispielsweise eine Bestromung von einem pyrotechnischen Element oder auch die Bestromung von Elektromotoren sein.
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2 zeigt in zwei Schnittbildern ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Crashstruktur vor einem Aufprall und wenige Millisekunden danach mit einem Eindrücken eines elastischem Elements EE der Crashstruktur. Die Crashstruktur ist an den Querträger QT über einen Führungsring FR, der mit Widerhaken mit dem Deformationselement DE verbunden ist, angeschweisst. Zwischen dem Führungsring und dem Deformationselement DE befindet sich das elastische Element EE, das beispielsweise auch kreisförmig ausgebildet sein kann. Das elastische Element EE trägt die Fußgängeraufprallsensorik S. Die Fußgängeraufprallsensorik S ist dem Querträger QT abgewandt. Die Crashrichtung läuft in Richtung auf das Fahrzeugheck.
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Die Aufnahme kinetischer Energie durch die Crashstruktur CS erfolgt vorliegend durch die Verjüngung des Deformationselements DE, das beispielsweise als Rohr ausgebildet ist. Dabei wird das Deformationselement DE durch die ansteuerbare Verjüngungselemente AVJ verjüngt. In Abhängigkeit von dem Signal der Sensorik S kann diese Verjüngung entsprechend eingestellt werden; stärker oder schwächer. Ist jedoch im Anfangszustand die Steifigkeit maximal eingestellt, dann ist auch der maximale Grad an Verjüngung eingestellt, so dass dann in Folge des Sensorsignals S lediglich eine geringere Verjüngung einstellbar ist, sofern das Signal S dies indiziert.
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Im unteren Bild der 2 ist eine Eindrückung des elastischen Elements EE um die Wegänderung W erfolgt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier gleiche Elemente. Die Sensorik S erfasst diese Wegänderung entweder direkt oder indirekt. Mittels dieses Signals kann dann entschieden werden, ob Fußgängerschutzmittel eingesetzt werden können oder nicht. Diese Wegänderung gibt ein sehr gutes Signal für die Aufprallschwere und kann auch zur Identifikation des Aufprallobjekts dienen. Insbesondere durch den Vergleich der beiden Signale der beiden Crashstrukturen, wie in 1 gezeigt, kann eine Aufprallpunktbestimmung und auch eine Abschätzung geliefert werden, ob es sich um einen Fußgänger handelt oder ein anderes Kraftfahrzeug.
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3 zeigt in einem ersten Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrensschritt 300 wird das Signal von der Fußgängeraufprallsensorik S erfasst. Damit wird dann einerseits im Verfahrensschritt 301 die Steifigkeit der Crashstruktur CS eingestellt. Andererseits wird im Verfahrensschritt 302 damit der Fußgängerschutzalgorithmus berechnet. Dabei können auch weitere Sensorsignale 303 wie Umfeldsignale berücksichtigt werden. Der Fußgängerschutzalgorithmus führt dann gegebenenfalls dazu, dass im Verfahrensschritt 304 die Ansteuerung der Fronthaube oder auch von Fußgängerschutzairbags erfolgt.
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4 zeigt in einem Flussdiagramm, wie der Fußgängerschutzalgorithmus beispielhaft ausgeführt sein kann. Im Verfahrensschritt 400 wird zunächst geprüft, wie hoch die Eigengeschwindigkeit ist. Liegt die Eigengeschwindigkeit in einem vorgegebenen Geschwindigkeitsfenster, also über einer minimalen Geschwindigkeit und unter einer maximalen Geschwindigkeit, dann kann der Fußgängerschutzalgorithmus weiter gerechnet werden. Diese Prüfung erfolgt im Verfahrensschritt 401. Zweck dieser Prüfung ist, dass bei einem Parkrempler die Ansteuerung von Fußgängerschutzsystemen nicht notwendig ist und bei sehr hohen Geschwindigkeiten ein Fußgängerschutzsystem keine Wirkung mehr entfaltet. Ist die Eigengeschwindigkeit demnach außerhalb dieses Fensters, wird von Verfahrensschritt 401 zu Verfahrensschritt 400 zurückgesprungen.
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Im Verfahrensschritt 402 wird das Sensorsignal der Crashstrukturen ausgewertet. Insbesondere liegen durch die beiden Crashstrukturen zwei Sensorsignale vor, die zusammen ausgewertet werden können und deren Auswertung in Verfahrensschritt 403 dahingehend geprüft wird, ob eine Ansteuerung der Fußgängerschutzmittel anhand des Auswerteergebnisses indiziert ist oder nicht. Ist das nicht der Fall, wird zu Verfahrensschritt 400 zurückgesprungen. Ist das jedoch der Fall, wird zu Verfahrensschritt 404 gesprungen.
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Im Verfahrensschritt 404 wird die Plausibilität der Ansteuerungsentscheidung geprüft, und zwar anhand weiterer Sensorsignale. Auch eine Objekterkennung, beispielsweise eine Umfeldsensorik, kann hier einfließen. Hat die Plausibilisierung und auch die Objekterkennung dazu geführt, dass die Ansteuerung weiterhin ausgeführt werden soll, was in Verfahrensschritt 405 geprüft wird, erfolgt im Verfahrensschritt 406 die Ansteuerung der Personenschutzmittel. Kam es jedoch im Verfahrensschritt 405 zu der Entscheidung, dass die Plausibilisierung fehlschlug oder es sich um keinen Fußgänger handelt, wird zum Verfahrensschritt 400 zurückgesprungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1792786 A2 [0002]
- DE 19745656 A1 [0002]
